Un guide d’ondes rectangulaire est défini par sa largeur intérieure a et sa hauteur intérieure b, généralement avec a > b. Le dimensionnement doit tenir compte de la bande utile, de la coupure du mode TE10 et des modes supérieurs. Les cotes extérieures et la bride ne donnent pas directement les dimensions électromagnétiques de la cavité.
Comprendre les cotes et la désignation WR
Dans la désignation usuelle WR, le nombre correspond à la largeur intérieure nominale en centièmes de pouce. WR-90 signifie donc a = 0,90 pouce = 22,86 mm. Sa hauteur intérieure est 10,16 mm : elle n’est pas exactement égale à a/2.
Le numéro ne spécifie à lui seul ni épaisseur, ni matériau, ni bride, ni puissance admissible. Ces caractéristiques doivent être précisées séparément.
1. Partir de la bande de fonctionnement complète
Pour une application à 10 GHz, le WR-90 est un candidat courant, avec une bande pratique souvent donnée de 8,2 à 12,4 GHz. Si le signal occupe une bande, vérifiez toutes ses fréquences et la plage garantie des coudes, transitions et autres composants associés.
La condition a > λ0/2 place TE10 au-dessus de la coupure, mais ne constitue pas une spécification suffisante. À 10 GHz, λ0/2 vaut environ 15 mm. La largeur 22,86 mm du WR-90 n’est donc pas la demi-longueur d’onde à cette fréquence.
2. Calculer la coupure et les modes suivants
Pour une structure idéale remplie d’air :
fc,mn = (c/2)√[(m/a)² + (n/b)²].
TE10 donne fc = c/(2a). Avec les dimensions en mètres et c ≈ 299 792 458 m/s, le résultat est en hertz.
| Mode | Coupure approximative |
|---|---|
| TE10 | 6,56 GHz |
| TE20 | 13,11 GHz |
| TE01 | 14,75 GHz |
La hauteur b influence les modes supérieurs même si elle n’apparaît pas dans fc,10. La bande recommandée ménage des marges utiles ; il ne faut pas appliquer systématiquement une réduction de 25% à la fréquence maximale annoncée par le fabricant.
3. Calculer la longueur d’onde guidée et vérifier l’intégration
Pour f > fc, le modèle sans pertes donne λg = λ0/√[1 − (fc/f)²]. Dans le WR-90 à 10 GHz, λ0 ≈ 30,0 mm et λg ≈ 39,7 mm. Les deux longueurs ne sont pas interchangeables dans une structure d’adaptation.
Ces calculs ne donnent ni les pertes réelles ni la tenue en puissance. Ils ne valident pas non plus une bride ou une fenêtre diélectrique. Matériau, conductivité, état de surface, géométrie détaillée et conditions environnementales restent nécessaires.
Éviter les erreurs de saisie
- Convertir millimètres en mètres et GHz en hertz avant les calculs.
- Utiliser les dimensions intérieures, pas l’encombrement extérieur.
- Lire b dans la table du modèle plutôt que supposer b = a/2.
- Identifier le mode ; TM10 n’existe pas dans le guide rectangulaire creux classique.
- Changer le modèle si le guide contient un diélectrique ou des nervures.
Informations à porter sur une demande technique
Précisez taille WR, cotes internes, bande, longueur, matériau, finition, brides, adaptation et pertes exigées. Pour la puissance, séparez continu, crête, impulsions, refroidissement, température et pression. Les tolérances doivent découler des performances et des interfaces nécessaires.
Les relations utilisées sont détaillées dans Microwaves101. Le choix de composants peut ensuite être confronté aux familles de guides d’ondes Dolph Microwave (anglais).
